$\gamma$-IrMn$_3$-CoFe双层膜中交换各向异性的原子级起源
材料科学
2020-10-16 v3
摘要
交换相互作用决定了原子自旋的铁磁(FM)或反铁磁(AFM)序。当铁磁体与反铁磁体耦合在一起时，它们通常表现出交换偏置效应，这是一种单向界面交换场，会导致磁滞回线的偏移。该界面交换场的有效大小最多仅为体相交换的百分之几，源于反铁磁体中被钉扎的界面自旋。已知被钉扎的自旋仅占界面自旋总数的一小部分，但迄今为止其确切性质和物理起源仍难以捉摸。在这里，我们表明在具有重要技术意义的结构中，被钉扎的界面自旋实际上在整个界面层上是离域的。由于自然原子无序，反铁磁体中每个磁性子晶格的自旋数量存在微小不平衡，被钉扎的自旋即由此产生。这些被钉扎的自旋与体相反铁磁体强耦合，解释了其显著的稳定性。此外，我们发现铁磁体强烈扭曲了反铁磁体的界面自旋结构，导致产生大的可逆界面磁化，而该磁化对交换偏置没有贡献。被钉扎界面自旋出乎意料的离域性质解释了其数量少且稳定性高的特点，揭示了交换偏置效应神秘的微观起源。
引用
@article{arxiv.1610.08236,
title = {Atomistic origin of exchange anisotropy in $\gamma$-IrMn$_3$-CoFe bilayers},
author = {Sarah Jenkins and Wei Jia Fan and Roxana Gaina and Roy W Chantrell and Timothy Klemmer and Richard F L Evans},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.08236},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 3 figures, and 11 pages of supplementary information and figures